管強， 黃宗豐

(國網(wǎng)高密市供電公司，山東 高密 261500)

0 引 言

目前電網(wǎng)設(shè)施得到廣泛建設(shè)，在電網(wǎng)運行過程中經(jīng)常產(chǎn)生不同的電路問題，而這些電路問題將造成較為嚴重的電網(wǎng)損失。為此，不少研究學(xué)者針對低壓配電網(wǎng)中非技術(shù)線損問題進行檢測研究，并構(gòu)建檢測系統(tǒng)查找其中的線損規(guī)律[1]。目前的國內(nèi)外研究采用核函數(shù)預(yù)測配電網(wǎng)中的短期負電荷數(shù)量，并提取相應(yīng)的電流信息，結(jié)合線路情況，查找線損原因，根據(jù)線損源信息排除異己結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整體檢測研究[2]。但在傳統(tǒng)研究的操作過程中將產(chǎn)生不同程度的線路查找問題，導(dǎo)致最終的檢測精確率較低。為此，本文提出一種新式低壓配電網(wǎng)中非技術(shù)線損的檢測系統(tǒng)對上述問題進行分析與解決。

1 低壓配電網(wǎng)中非技術(shù)線損的檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計

線損是在配電網(wǎng)電能傳輸始端向用戶運輸途中產(chǎn)生的電能異?，F(xiàn)象或電力損失。配電網(wǎng)中線路的損耗會隨線路電阻內(nèi)部通過的電流強度大小的改變而改變。電能在傳輸過程中不可避免的電量流失將導(dǎo)致配電網(wǎng)系統(tǒng)的異變。為此，本文檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計中根據(jù)不同的配電網(wǎng)狀況分析電網(wǎng)電流通過信息，并縮減信息數(shù)量，保證數(shù)據(jù)的完整性傳輸，設(shè)置配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡圖，從而更加有效地分析配電網(wǎng)中的線損問題[3]。配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

本文的低壓配電網(wǎng)中非技術(shù)線損的檢測系統(tǒng)硬件包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集主站、線損數(shù)據(jù)傳輸通信模塊以及終端信息整理三大系統(tǒng)硬件部分，并構(gòu)建檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)圖。檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計結(jié)構(gòu)

在系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集主站中，利用收集設(shè)備將線損數(shù)據(jù)收集至主控系統(tǒng)中保存。利用底部信息傳感器傳感此時的線損狀態(tài)，連接信息接入口，檢驗PC端系統(tǒng)裝置，并將連接線與系統(tǒng)收集空間相連接[4]。本文傳感器選用ADXL1004BCPZ-RL傳感器，該傳感器通用電流頻率為10 kHz，工作電壓控制在3.3～5.25 V之間，允許工作溫度為-40～125 ℃之間，配置32-FQFN裸露焊盤，可進行CSP調(diào)節(jié)，達到高效傳感的目的，并且能夠有效運轉(zhuǎn)線損數(shù)據(jù)信息。在數(shù)據(jù)收集的同時供給電量采補裝置，保證配電網(wǎng)電能的正常傳輸，在線損管理系統(tǒng)中接入傳感芯片，確保主控系統(tǒng)能夠隨時監(jiān)管線損傳感動態(tài)[5]。

預(yù)處理線損數(shù)據(jù)，進行定期電量信息補給，以圖形化的形式反映線損的收集程度，將反映的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，并加密處理該數(shù)據(jù)，設(shè)置加密文件管理該數(shù)據(jù)庫信息。分析配電網(wǎng)線損數(shù)據(jù)中將流通的通道信息，并擴展通道傳輸寬度，等待下一步驟的線損數(shù)據(jù)傳輸通信模塊研究[6]。

歸類線損信息，并將屬于同一類型的線損信息集中收集于同一功能通信通道中，借助網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將配電網(wǎng)線損信息傳輸至另一個主控空間中。把握信息傳輸站與系統(tǒng)主站之間的距離，設(shè)定距離許可范圍，在以GPRS公網(wǎng)與230M專網(wǎng)為主要傳輸信道的前提下進行線損數(shù)據(jù)傳輸，將主要線損數(shù)據(jù)通過該信道結(jié)合信道內(nèi)部的信號控制裝置實現(xiàn)主導(dǎo)性傳輸操作。管理此時的通道狀況，匹配ESB服務(wù)總線，利用該總線交換內(nèi)部線損傳輸站與外部系統(tǒng)主控站之間的原則，確保原則信息的流通順暢度。調(diào)節(jié)硬件部署結(jié)構(gòu)信息，并進行終端信息整理操作，對其內(nèi)部芯片狀況進行圖像設(shè)置[7]。

調(diào)配線損整理模式，加強管理系統(tǒng)的兼容性與可操作性，破除第一道線損調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)接入口，清理該接入口通道內(nèi)的無關(guān)數(shù)據(jù)信息。在運行正常條件下，從數(shù)據(jù)庫管理層接入口連接線損模式數(shù)據(jù)，增強關(guān)聯(lián)性，有效緩解硬件元件的內(nèi)部壓力。

設(shè)置分布式用戶結(jié)構(gòu)模塊，在不同的區(qū)域管理終端用戶數(shù)據(jù)，匹配信息管理法則，并按照法則中的硬件系統(tǒng)操作原理管控終端管理模式[8]，設(shè)定用戶端與網(wǎng)絡(luò)端間的溝通圖，如圖3所示。

轉(zhuǎn)變線損處理結(jié)果信息，規(guī)定調(diào)配器的數(shù)據(jù)調(diào)配范圍，連接數(shù)據(jù)中心USB接口，將調(diào)配轉(zhuǎn)換線纏繞到接口上方，確保接口底部無不良電路反應(yīng)，進而完善整體硬件元件的調(diào)配操作。在獲取相關(guān)的調(diào)配信息后，查找數(shù)據(jù)庫中的線損發(fā)生條件數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)追蹤線損發(fā)生位置，選用定位器標定該位置，并隨該位置的移動而移動。錄入追蹤數(shù)據(jù)，完善線損位置信息，檢測該線損數(shù)據(jù)通道，收集異常電路因素，實現(xiàn)對檢測系統(tǒng)硬件的設(shè)計。

2 低壓配電網(wǎng)中非技術(shù)線損的檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計

本文低壓配電網(wǎng)中非技術(shù)線損的檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計涵蓋了不同的線損檢測運算程序，在獲取硬件中的線損數(shù)據(jù)后，不斷歸類相應(yīng)的軟件處理信息裝置，并整合內(nèi)部檢測信息，調(diào)配運算工具。

檢測系統(tǒng)內(nèi)部程序選用C++語言作為測算程序，開發(fā)語言，將線損的自動化計算劃分為線損運算結(jié)果顯示、內(nèi)部負荷平衡性分析以及線損解析調(diào)配經(jīng)濟運行分析等不同的部分。線損的負荷形狀系數(shù)需根據(jù)相應(yīng)的運算公式進行運算解決，并對其內(nèi)部電流量進行計算：

(1)

式中:Ii為平均電流數(shù)值;Ai為t階段內(nèi)測得的電量數(shù)值;Ui為負荷電量;cosθ為未知角度參數(shù)。

通過不斷推進軟件算法程序與算法的融合，獲取融合信息，最終將融合信息轉(zhuǎn)化為固定的線損狀態(tài)運算程序，計算線損的狀況，并獲取不平衡狀態(tài)下的不平衡度信息：

W=Imax-Iav/Imax

(2)

式中:W為不平衡度參數(shù);Imax為此時通過的負荷信息;Iav為平均負荷電流數(shù)據(jù)。在完成上述計算后，研究軟件程序應(yīng)用過程的數(shù)值運算。假設(shè)線路中存在著不同的電力線路區(qū)域，記錄不同區(qū)域間的距離，并構(gòu)建距離檢驗公式如式(3)所示。

(3)

圖4 用戶端與三相平衡系統(tǒng)關(guān)系圖

由用戶端管理入口接入用戶信息，輔助服務(wù)器配件，進行線損計算。利用計算后的線損數(shù)據(jù)進行調(diào)變分析，綜合母線平衡狀況查找線損指標，對比線損數(shù)據(jù)，獲取三相負荷不平衡數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)總線的連接進行內(nèi)部數(shù)據(jù)的挖掘與采集，進一步建立通信協(xié)議，通過對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、發(fā)行數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分析，研究用戶端與相平衡系統(tǒng)間的關(guān)系。

運用電流法結(jié)合軟件管理信息系統(tǒng)，及時調(diào)整配電網(wǎng)的工作狀態(tài)。在產(chǎn)生異常工作狀況時，集結(jié)工作模式系統(tǒng)數(shù)據(jù)，不斷縮減線損與內(nèi)置電網(wǎng)之間的異常差異數(shù)據(jù)。為提升用戶端的電能使用效率，在電網(wǎng)中配置查詢界面,便利用戶查詢相關(guān)信息。選用數(shù)據(jù)庫監(jiān)管系統(tǒng)處理控制的線損信息，后臺直接查詢并顯示線損位置，清晰明了地表明異常狀況發(fā)生地，并記錄狀況信息，將信息存儲于軟件程序的存儲空間中，監(jiān)視此時的電路線路狀況，并設(shè)置電路線路圖，如圖5所示。

圖5 電路線路圖

測量配電網(wǎng)的通信服務(wù)情況，保持用戶與電網(wǎng)間的密切聯(lián)系，整合聯(lián)系信息，并分類聯(lián)系數(shù)據(jù)，將線損程度較小的數(shù)據(jù)放置于同一小規(guī)模數(shù)據(jù)管理集合中，將線損程度較大的數(shù)據(jù)放置于同一大規(guī)模數(shù)據(jù)管理集合中。最終，將分配的結(jié)果發(fā)送至線損檢測終端，執(zhí)行線損檢測指令。

在線損檢測終端程序中，收錄了不同的線損運算信息。利用檢測控制軟件的控制性能將線損數(shù)據(jù)控制在系統(tǒng)的可操作范圍內(nèi)，不斷加大數(shù)據(jù)監(jiān)管力度，調(diào)配信息檢測程序。將程序調(diào)整到可執(zhí)行檢測指令的程度，下達檢測任務(wù)，通過電流傳輸通道將任務(wù)轉(zhuǎn)化為程序語言，并完成對程序語言的劃分操作。完成檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計，并構(gòu)建系統(tǒng)軟件設(shè)計流程如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程

3 試驗結(jié)果與分析

在完成本文系統(tǒng)設(shè)計后，為檢驗檢測系統(tǒng)的檢測性能，安排相應(yīng)的試驗完成系統(tǒng)自動化檢驗操作，達到整體研究的目的。

本文精確設(shè)置試驗的線損位置，設(shè)置電網(wǎng)環(huán)境為低壓配電網(wǎng)環(huán)境，同時設(shè)置信號屏蔽裝置清除與試驗無關(guān)的干擾信號，隨時處理與操作不相符的數(shù)據(jù)信息。在實現(xiàn)對系統(tǒng)試驗環(huán)境的設(shè)定后，分類管理收集的線損數(shù)據(jù)。按照分類標準將數(shù)據(jù)整合成不同的數(shù)據(jù)集合實現(xiàn)線損信息存儲。將準備好的電力設(shè)備放置于試驗地點中央位置，同時保留該位置產(chǎn)生的信號信息，不斷提升信號傳輸效率，構(gòu)建良好的數(shù)據(jù)信號傳輸橋梁，并構(gòu)建用戶端與服務(wù)器間的關(guān)聯(lián)圖，如圖7所示。

圖7 用戶端與服務(wù)器間的關(guān)聯(lián)圖

簡化線損電路修理步驟，同時集中不同的線損信息于同一電網(wǎng)頻道中，標記分線線損的傳輸路徑，同時固定位置信息，將全部信息規(guī)整至存儲空間中等待后續(xù)試驗。

(1) 為線損數(shù)據(jù)添加內(nèi)部電路保護裝置，保證低壓配電網(wǎng)的正常運行，調(diào)節(jié)配電網(wǎng)中的線路電流通過量。加強內(nèi)部信息管理力度，改良硬件元件中的線損數(shù)據(jù)存儲芯片，并調(diào)整芯片中的數(shù)據(jù)存儲容量大小，控制線損數(shù)據(jù)始終能夠被存儲在中心系統(tǒng)中。

優(yōu)化基礎(chǔ)軟件程序運算方式，加大對信息庫的監(jiān)管性能，提升監(jiān)管指標，隨時測量在此指標下的線損數(shù)據(jù)狀況。

(2) 轉(zhuǎn)變線損數(shù)據(jù)運算模式，將試驗環(huán)境中的電路數(shù)據(jù)代入運算公式，同時轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)運算中心的基礎(chǔ)方向。對線損分類結(jié)果進行清查，查找是否存在與配置空間不相符的數(shù)據(jù)，并檢驗線損存在的合理性，過濾信息數(shù)據(jù)，完成初始線損信息管理與實踐檢驗操作。

(3) 將檢驗后的數(shù)據(jù)集中傳輸至中心檢測系統(tǒng)中等待系統(tǒng)校驗，若符合系統(tǒng)校驗結(jié)果，則保留至系統(tǒng)中心，若不符合系統(tǒng)校驗結(jié)果，則打回數(shù)據(jù)信息，直至其再次符合操作標準[9]。

為驗證本文系統(tǒng)設(shè)計的檢測性能，將本文檢測系統(tǒng)的檢測效果與傳統(tǒng)系統(tǒng)的檢測效果進行對比，如表1所示。

在表1中，整合了不同的試驗操作信息，并劃分了數(shù)據(jù)操作類型，能夠在較高的程度上完成試驗研究，與此同時，構(gòu)建試驗對比如圖8所示。

表1 試驗整定參數(shù)

圖8 檢測系統(tǒng)檢測精準率對比圖

在圖8中，本文檢測系統(tǒng)的檢測精準率較高，而傳統(tǒng)檢測系統(tǒng)的檢測精準率較低。在檢測時間為3 h時，本文系統(tǒng)的檢測精準率為60%，而傳統(tǒng)系統(tǒng)的檢測精準率僅為30%。造成此種差異的主要原因在于本文系統(tǒng)將硬件元件部分操作與軟件程序操作相結(jié)合，不斷強化檢測系統(tǒng)的內(nèi)部檢測性能，并優(yōu)化檢測手段，不斷查找不同的檢測信息。根據(jù)信息所反映的不同狀態(tài)，檢驗被檢測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)整合芯片方向，連接I/O接口，加快點流數(shù)據(jù)的通過速率，減少無關(guān)數(shù)據(jù)的侵擾數(shù)量，從而獲取較高的檢測精準率。而傳統(tǒng)系統(tǒng)未具備此項功能，對于線損信息數(shù)據(jù)的后續(xù)處理效果較差，導(dǎo)致其檢測精準率較低。

在實現(xiàn)對系統(tǒng)檢測精準率的比較后，將該檢測系統(tǒng)應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)中，并記錄代入系統(tǒng)后的線損狀態(tài)，將其轉(zhuǎn)化為接收信號圖像，其與理想狀態(tài)的線損信號接收狀況對比如圖9所示。

圖9 線損信號接收狀況對比

由圖9可知，本文檢測系統(tǒng)的線損信號接收狀況與理想狀態(tài)的接近，檢測效果良好，可以為后續(xù)試驗提供夯實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。由于本文檢測系統(tǒng)的裝置較為完善，無需再進行二次試驗即可獲取所需的試驗結(jié)果。

4 結(jié)束語

本文線損檢測系統(tǒng)選用先進的功能芯片將電路信息連接，溝通硬件設(shè)計與軟件設(shè)計間的聯(lián)系，搭配操作性較強的運算程序改造線損內(nèi)部計算模式，提供精準運算數(shù)據(jù)，輔助線損的檢測研究。

并預(yù)測線損產(chǎn)生的位置信息，標記信息狀況，實現(xiàn)整體系統(tǒng)設(shè)計，為下一步技術(shù)的研究奠定技術(shù)基礎(chǔ)。